Результат интеллектуальной деятельности: ШАРНИРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к шарнирной системе для транспортного средства с шарниром, который имеет корпус шарнира и установленный с возможностью перемещения относительно него палец шарнира, с имеющим полое пространство стержнем, который соединен с шарниром, с ограничивающим внутреннее пространство уплотнительным сильфоном, в котором шарнир расположен по меньшей мере частично, и с газопроницаемым соединением, которое соединяет полое пространство стержня с внутренним пространством уплотнительного сильфона и имеет по меньшей мере один паз, который выполнен в обращенной к стержню торцевой стороне шарнира, оканчивается во внутреннем пространстве и имеет радиально внешний конец.

Подобные шарнирные системы известны из уровня техники и используются, например, для систем рулевого управления с реечным механизмом, при этом уплотнительный сильфон защищает по меньшей мере одну часть шарнирной системы от воздействий окружающей среды и загрязнений. При передвижениях зубчатой рейки внутри уплотнительного сильфона возможны колебания давления, которые возможно компенсировать посредством газопроницаемого соединения.

Из DE 4331291 C1 известно шарнирное соединение с корпусом шарового шарнира, которое соединено в один элемент с осевым соединительным пальцем, который имеет наружную резьбу, и ввернут в полую зубчатую рейку с соответствующей внутренней резьбой. Зубчатая рейка после ее монтажа прилегает к радиальному фланцу, в который со стороны корпуса шарового шарнира переходит соединительный палец. В соединительном пальце выполнены вентиляционные пазы, которые переходят в радиальный фланец.

Из JP 5-37644 известно соединение между полым стержнем и корпусом, при этом в стенке стержня с торцевой стороны выполнен паз. Кроме того, на внутренней стене стержня выполнены два расположенных противоположно друг другу паза в области резьбы.

Из JP 63-104173 известна шарнирная система с шарниром, который соединен посредством пальца и резьбового соединения с полым стержнем. В пальце выполнен осевой паз, проходящий в резьбе, который переходит в радиальный паз, выполненный в радиальном фланце пальца, имеющем поверхность под ключ.

Из JP 3-8066 известен шаровой шарнир, дно корпуса которого имеет продольно скошенный фланец с продольно выступающим пальцем, который входит в полый стержень. На фланце, имеющем поверхность под ключ, выполнены радиальные пазы, которые переходят в осевые пазы, выполненные на наружной рабочей поверхности пальца.

Недостаток двух последних решений заключается в том, что пазы проходят насквозь по поверхности под ключ, при этом пазы в комбинации с поверхностями под ключ образуют сложные контуры, на которых могут возникать задиры или повышенный износ инструментов.

Исходя из этого уровня техники, в основу изобретения положена задача усовершенствовать указанную в начале шарнирную систему таким образом, чтобы можно было избежать сложных контуров, на которых возникают задиры или повышенный износ инструментов.

Согласно изобретению эта задача решена с помощью шарнирной системы согласно независимому пункту формулы. Предпочтительные варианты усовершенствования приводятся в зависимых пунктах формулы.

Предлагаемая шарнирная система для транспортного средства, прежде всего, транспортного средства, имеет шарнир, который имеет корпус шарнира и установленный с возможностью перемещения относительно него палец шарнира, имеющий полое пространство стержень, который соединен с шарниром, ограничивающий внутреннее пространство уплотнительный сильфоном, в котором шарнир расположен по меньшей мере частично, и газопроницаемое соединение, которое соединяет полое пространство стержня с внутренним пространством уплотнительного сильфона и имеет по меньшей мере один паз, который выполнен в обращенной к стержню торцевой стороне шарнира, оканчивается во внутреннем пространстве и имеет радиально внешний конец, при этом паз своим радиально внешним концом заканчивается на расстоянии, прежде всего, на радиальном расстоянии, от контура внешнего периметра или же наружной кромки торцевой стороны. При этом паз предпочтительно закрыт на своем радиально внешнем конце, прежде всего, с торцевой стороны и/или в радиальном направлении.

Так как газопроницаемое соединение заканчивается радиально внешним концом паза на расстоянии от контура внешнего периметра торцевой стороны или торцевой поверхности, можно избежать сквозного прохождения паза через контур внешнего периметра торцевой стороны. Таким образом, шарнир может иметь боковую поверхность или поверхность внешнего периметра, которая окружает или заключает в кольцо торцевую сторону или же выполненный в торцевой стороне паз, при этом паз не проходит насквозь через эту наружную рабочую поверхность. Таким образом, можно избежать недостатков и ограничений, присущих известному уровню техники. При этом газопроницаемое соединение, прежде всего, оканчивается через радиально внешний конец во внутреннем пространстве уплотнительного сильфона. При этом по меньшей мере один паз может полностью проходить по торцевой стороне.

Предпочтительно боковая поверхность выполнена в виде поверхности под ключ или включает ее в себя, при этом последняя имеет, например, многоугольный, прежде всего, четырех-, шести- или восьмиугольный контур периметра или же форму. Контур внешнего периметра торцевой стороны может располагаться на боковой поверхности или же поверхности под ключ. Кроме того, по меньшей мере один паз предпочтительно проходит поперек или радиально относительно продольного направления стержня и может быть выполнен прямым. Продольное направление стержня совпадает, прежде всего, с продольным направлением шарнирной системы, поэтому выражение «радиально» предпочтительно обозначает направление поперек или вертикально относительно продольного направления. А выражение «продольно» обозначает, прежде всего, направление, параллельное продольному направлению или совпадающее с ним.

Радиально наружный край паза предпочтительно имеет меньшее радиальное расстояние до продольного направления, чем контур внешнего периметра торцевой поверхности. Так как паз оканчивается во внутреннем пространстве, прежде всего, своим радиально внешним концом, то оно может располагаться радиально за пределами боковой поверхности стержня или радиально за пределами радиальной плоскости боковой поверхности стержня. Так как стержень предпочтительно прилегает к торцевой стороне, внешний конец паза радиально располагается, прежде всего, вне поверхности прилегания, посредством которой стержень прилегает к торцевой стороне. Поверхность прилегания может быть выполнена в форме кольца и может охватывать или окружать кольцом радиально внутренний участок, от которого паз простирается, например, к радиально внешнему концу. Кроме того, паз предпочтительно имеет радиально внутренний участок или радиально внутренний конец, от которого паз простирается, например, к радиально внешнему концу. Радиально внутренний участок или радиально внутренний конец паза имеет, прежде всего, меньшее расстояние до продольного направления, чем радиально внешний конец паза, и радиально располагается предпочтительно внутри охватываемого поверхностью прилегания участка или же может быть окружен ею. Помимо этого радиально внешний конец паза расположен радиально между и прежде всего на радиальном расстоянии относительно контура внешнего периметра поверхности прилегания и контура внешнего периметра торцевой поверхности.

Стержень может быть соединен с шарнирным пальцем, который имеет торцевую поверхность и на котором или в котором проходит паз. Однако стержень предпочтительно соединен с корпусом шарнира, который имеет торцевую сторону и на или в котором выполнен паз. При этом паз может быть предусмотрен на или в дне корпуса шарнира, которое расположено напротив отверстия, через которое палец шарнира простирается из корпуса шарнира наружу. Дно выполнено, прежде всего, в виде единого элемента с корпусом шарнира. Кроме того, дно предпочтительно имеет обращенную к стержню торцевую сторону шарнира.

Корпус шарнира, прежде всего, имеет выемку в корпусе, ограниченную стеной корпуса, в которой находится палец шарнира. При этом между ними может быть расположен вкладыш, который расположен в корпусе шарнира, и в котором установлен палец шарнира. Кроме того, могут быть предусмотрены несколько, например два или три, пазов, которые, прежде всего, выполнены одинаково, но повернуты относительно друг друга в продольном направлении.

Газопроницаемое соединение может иметь по меньшей мере один второй паз, примыкающий непосредственно или опосредованно к (первому) пазу, и который по меньшей мере участками или полностью проходит внутри стержня и оканчивается в полом пространстве. При этом оба паза проходят предпочтительно не параллельно друг другу. Прежде всего, второй паз проходит в направлении или параллельно к продольной оси стержня (продольное направление), а первый паз, напротив, может проходить по наклонной или поперек продольной оси (радиальное направление). Первый и/или второй паз предпочтительно имеют прямой вид. Кроме того, возможно выполнение первого и/или второго паза в виде спирали. Оба паза могут переходить друг в друга и иметь, прежде всего, вместе L-образную форму или образовывать L-образный паз. Переход между двумя пазами, прежде всего, выполнен на радиально внутреннем участке или на радиально внутреннем конце первого паза.

Шарнир имеет предпочтительно осевой палец, который входит в полое пространство стержня. Палец, прежде всего, находится на торцевой стороне и может быть выполнен в виде единого элемента с корпусом шарнира. Предпочтительно палец имеет наружную резьбу и ввернут в стержень, который для этого имеет, прежде всего, внутреннюю резьбу, которая входит в зацепление с наружной резьбой. Палец предпочтительно соединен с дном или выполнен в виде единого с ним элемента.

Второй паз может быть выполнен на внутренней стене стержня. Однако, так как корпус шарнира предпочтительно имеет палец, входящий в полое пространство, то второй паз выполнен, прежде всего, в его боковой поверхности. Второй паз при этом проходит, например, от обращенного от корпуса шарнира, прежде всего, свободного конца пальца, вплоть до торцевой поверхности и/или первого паза. Если шарнир и стержень привинчены друг с другом, то второй паз предпочтительно проходит в или на участке наружной резьбы пальца или внутренней резьбы стержня. Кроме того, на пальце и/или на внутренней стенке стержня может быть выполнено несколько, например два или три (вторых), пазов, которые, прежде всего, выполнены подобно друг другу, но повернуты относительно друг друга в продольном направлении.

Предпочтительно на выполненной на корпусе торцевой стороне предусмотрены три радиальных паза, которые образуют между собой угол в 120°. Кроме того, в пальце могут проходить три осевых паза, которые образуют между собой угол в 120° и примыкают к радиальным пазам таким образом, что из шести пазов в целом получают три L-образных паза, которые образуют между собой угол в 120° и каждый из которых впадает как в полое пространство стержня, так и во внутреннее пространство уплотнительного сильфона. Радиальные пазы оканчиваются своими радиально наружными пазами на расстоянии от контура внешнего периметра торцевой стороны, и прежде всего, проходят не насквозь через контур внешнего периметра. Кроме того, с торцевой стороны стержень может прилегать поверхностью прилегания к обращенной к стержню торцевой стороне корпуса, при этом радиально наружные концы радиальных пазов радиально расположены вне поверхности прилегания и открыты по направлению к внутреннему пространству. Радиально наружные концы радиальных пазов при этом расположены, прежде всего, радиально внутри контура внешнего периметра торцевой поверхности.

Стержень может быть соединен с рулевым механизмом и может перемещаться посредством рулевого механизма, прежде всего, смещаться в продольном направлении стержня. При этом стержень предпочтительно выполнен в виде зубчатой рейки, которая вместе с рулевым механизмом образует рулевое управление с реечным механизмом или реечный рулевой механизм. Уплотнительный сильфон может уплотнительно прилегать с одной стороны к рулевому механизму или к корпусу рулевого механизма, а с другой стороны - к пальцу шарнира или к связанному с ним связующему звену.

Шарнир предпочтительно является шаровым шарниром так, что палец шарнира выполнен в виде шаровой цапфы, которая установлена со своей шаровой головкой с возможностью наклона и вращения в корпусе шарнира.

Образованное внутри стержня полое пространство проходит, прежде всего, в ее продольном направлении и простирается предпочтительно до обращенной к шарниру торцевой стороны стержня. Внутри стержня полое пространство может быть выполнено с осевым ограничением или же в виде глухого отверстия. В качестве альтернативы полое пространство может простираться через стержень насквозь. Кроме того, в стержне может быть предусмотрено несколько полых пространств. Также возможно соединение стержня со вторым шарниром так, чтобы он простирался между этими двумя шарнирами. При этом оба шарнира могут иметь одинаковую конструкцию.

Так как описанные здесь пазы являются частью газопроницаемого соединения или образуют его, речь идет о предпочтительно открытых пазах.

Далее изобретение описывается на примере предпочтительной формы осуществления со ссылкой на чертеж. На чертеже показаны:

фиг.1 - частичный вид рулевого управления с реечным механизмом в разрезе,

фиг.2 - вид в разрезе шарового шарнира для рулевого управления с реечным механизмом согласно одной форме осуществления изобретения,

фиг.3 - вид сбоку на шаровой шарнир согласно фиг.2 с представлением газопроницаемого соединения в частичном разрезе,

фиг.4 - вид сверху на обращенную к зубчатой рейке торцевую сторону шарикового шарнира по фиг.2,

фиг.5 - несколько профилей пазов,

фиг.6 - несколько форм пазов и

фиг.7 - различное количество пазов.

На фиг.1 представлен вид рулевого управления 1 с реечным механизмом в частичном разрезе, при этом в корпусе 2 рулевого механизма 3 установлена зубчатая рейка 4, которая выполнена с возможностью смещения с помощью рулевого механизма 3 в прямом и в противоположном направлении стрелки 5. Зубчатая рейка 4 имеет выемку 6 и одним концом соединена с шаровым шарниром 7. Шаровой шарнир 7 имеет корпус 8 шарнира установленную в нем с возможностью вращения и поворота шаровую цапфу 9, которая с шаровой головкой 18 (см. фиг.2) находится в выемке 16 корпуса, которая выполнена в корпусе 8 шарнира и ограничена стенкой 17 (см. фиг.2) корпуса 8 шарнира. При этом шаровая цапфа 9 простирается через предусмотренное в корпусе 8 шарового шарнира отверстие 19 наружу (см. фиг.2), при этом за пределами корпуса 8 шарового шарнира к шаровой цапфе 9 уплотнительно прилегает одним концом уплотнительный сильфон 10. Своим другим концом уплотнительный сильфон 10 уплотнительно прилегает к корпусу 2 рулевого механизма 3, за счет чего между двумя концами уплотнительного сильфона 10 образуется ограниченное ими внутреннее пространство 11, в котором расположены корпус 8 шарикового шарнира, концевой участок зубчатой рейки 4, а также часть шаровой цапфы 9. Продольная ось зубчатой рейки 4 при этом обозначена ссылочной позицией 12, при этом стрелка 5 проходит параллельно или в направлении продольной оси 12.

Если зубчатая рейка 4 смещается посредством рулевого механизма 3 в направлении, противоположном стрелке 5, то уплотнительный сильфон 10 сжимается или же сплющивается, что может привести к увеличению давления воздуха, находящегося во внутреннем пространстве 11 уплотнительного сильфона 10. Напротив, если зубчатая рейка 4 смещается посредством рулевого механизма 3 в направлении стрелки 5, то выполненный в виде гофрированного чехла уплотнительный сильфон 10 вытягивается или растягивается, что может привести к снижению давления воздуха, находящегося во внутреннем пространстве 11 уплотнительного сильфона 10. Для того чтобы можно было компенсировать подобные колебания давления, рулевое управление 1 с реечным механизмом имеет газопроницаемое соединение 13 (см. фиг.2), которое воздухопроницаемо соединяет полое пространство 6 зубчатой рейки 4 с внутренним пространством 11 уплотнительного сильфона 10. Таким образом, через полое пространство 6 воздух из внутреннего пространства 11 может отводиться или же воздух может подаваться во внутреннее пространство 11. Если полое пространство не проходит через зубчатую рейку 4 насквозь, то можно перенаправить воздух или компенсирующие газы, например, через корпус 2 рулевого механизма 3.

На фиг.2 шаровой шарнир 7 рулевого управления 1 с реечным механизмом согласно одной форме осуществления изобретения представлен в разрезе, при этом полое пространство 6 воздухопроницаемо соединено посредством газопроницаемого соединения 13 с расположенным вне корпуса 8 шарового шарнира внутренним пространством 11 не показанного здесь уплотнительного сильфона 10.

Корпус 8 шарнира имеет, прежде всего, выполненный в виде единого с ним элемента осевой палец 20, который имеет наружную резьбу и входит в полое пространство 6 зубчатой рейки 4. При этом в области обращенного к шаровому шарниру 7 конца зубчатой рейки 4 на его внутренней стенке выполнена внутренняя резьба, которая входит в зацепление с наружной резьбой пальца 20. Тем самым корпус 8 шарикового шарнира и зубчатая рейка 4 свинчены друг с другом. Кроме того, корпус 8 шарикового шарнира имеет обращенную к зубчатой рейке 4 торцевую сторону 21, которая огибает палец 20 в форме кольца и к которой зубчатая рейка 4 прилегает с торцевой стороны.

Газопроницаемое соединение 13 имеет по меньшей мере один, выполненный на боковой поверхности пальца 20 паз 14 и по меньшей мере один, выполненный в торцевой стороне 21 паз 15, который на конце пальца 20 со стороны корпуса переходит в паз 14, и находится с ним в воздухопроницаемом соединении. При этом, прежде всего, продольно проходящий паз 14 простирается предпочтительно от торцевой стороны 21 корпуса 8 шарнира к обращенной от корпуса 8 шарнира торцевой стороне пальца 20 и оканчивается в выемке 6. Кроме того, паз 14 по меньшей мере на отдельных участках проходит в наружной резьбе пальца 20 или же в области наружной резьбы пальца 20. По меньшей мере один, простирающийся в торцевой стороне 21 паз 15 проходит радиально от пальца 20 наружу и оканчивается в радиально наружном концевом участке 27 (см. фиг.3) во внутреннем пространстве 11 не показанного здесь уплотнительного сильфона 10. Однако при этом паз 15 не простирается до контура 28 внешнего периметра (см. фиг.4) торцевой поверхности 21, а отстоит от него на расстояние 29 (см. фиг.4).

Контур 28 внешнего периметра является частью многоугольной поверхности 22 под ключ, которая выполнена на боковой поверхности корпуса 8 шарового шарнира и в продольном направлении проходит только по части боковой поверхности корпуса 8 шарикового шарнира. Поверхность 22 под ключ огибает или окружает в кольцо паз или пазы 15, при этом они не выходят насквозь через поверхность 22 под ключ.

Фиг.3 показывает частичный вид сбоку на корпус 8 шарикового шарнира, при этом зубчатая рейка 4 не представлена, а видна L-образная форма переходящих друг в друга пазов 14 и 15, которая представлена в частичном разрезе. При этом паз 15 образует с пазом 14 прямой угол.

Фиг.4 показывает вид сверху на торцевую сторону 1 корпуса 8 шарового шарнира с непоказанной зубчатой рейкой 4, при этом становится очевидным, что согласно одной конструктивной форме предусмотрено три радиальных паза 15 на торцевой стороне 21 и три продольных паза 14 на пальце 20. При этом эти шесть пазов 14 и 15 вместе образуют три L-образных паза, два соседних из которых образуют между собой угол в 120°.

Паз или пазы 15 проходят, прежде всего, в радиальном направлении и могут иметь формы 23, 24, 25 или 26 профиля паза, представленные на фиг.5, и/или один из вариантов, представленных на фиг.6, форм паза. Прежде всего, на фиг.6 видно, что согласно варианту конструктивной формы паз 15 может проходить в виде спирали. В качестве альтернативы паз или пазы 15 проходят прямо. Кроме того, фиг.7 показывает, что может быть предусмотрено различное количество пазов 15. Дополнительно на фиг.7 также представлены некоторые различные варианты форм пазов.

Соответственно при этом для паза или пазов 14 могут быть использованы формы профиля паза, варианты формы и/или количество пазов, представленные на фиг.5, 6 и 7. Кроме того, паз 14 может быть выполнен на резьбовом пальце 20в виде паза в форме спирали.

Хотя не показано, во всех формах осуществления возможно, что внутри выемки 16 между шаровой головкой 18 и стенкой 17 корпуса расположен вкладыш 30, в котором установлен шарнирная головка 18.